前言

之前,我们在探索动画及渲染相关原理的时候,我们输出了几篇文章,解答了iOS动画是如何渲染,特效是如何工作的疑惑。我们深感系统设计者在创作这些系统框架的时候,是如此脑洞大开,也 深深意识到了解一门技术的底层原理对于从事该方面工作的重要性。

因此我们决定 进一步探究iOS底层原理的任务。继上一篇文章我们探索了KVO底层实现之后，本文探索的底层原理围绕“KVC的底层实现”展开

一、KVC的基本使用

1.KVC

KVC的全称是Key-Value Coding，俗称“键值编码”，可以通过一个key来访问某个属性

2.KVC的使用

• 属性赋值
  • 可以通过setValue: forKeyPath: 和setValue: forKey:来给属性赋值
• 属性取值
  • 可以通过valueForKeyPath:和valueForKey:来获取属性值。

setValue: forKeyPath:可以根据keyPath找到更深层次的属性来赋值，setValue: forKey:就只能找当前对象的属性，见下面示例代码

// 示例代码
@interface Cat : NSObject

@property (assign, nonatomic) int weight;
@end

@interface Person : NSObject

@property (assign, nonatomic) int age;
@property (strong, nonatomic) Cat *cat;
@end

@implementation Cat

@end

@implementation Person

@end

Person *person = [[Person alloc] init];
[person setValue:@10 forKey:@"age"];    
    
person.cat = [[Cat alloc] init];
[person setValue:@80 forKeyPath:@"cat.weight"];
        
// NSLog(@"%d, %d", person.age, person.cat.weight);
NSLog(@"%@", [person valueForKey:@"age"]);
        NSLog(@"%@", [person valueForKeyPath:@"cat.weight"]);
// 输出：10，80
 

注意：

• 如果person.cat没有创建对象，那么setValue: forKeyPath:也不能给cat.weight属性赋值
• 如果用setValue: forKey:方法来给cat.weight属性赋值，那么会抛出异常[<Person 0x100510ec0> setValue:forUndefinedKey:]

二、 KVC的实现本质

1. setValue: forKey: 的实现本质

1.在Person里分别添加和注释setAge:、_setAge:两个方法，然后运行程序发现，内部会按顺序分别查找每个方法是否存在

@interface Person : NSObject

@end

@implementation Person

// 分别打开和注释下面两个方法

//- (void)setAge:(int)age
//{
//    NSLog(@"setAge: - %d", age);
//}

- (void)_setAge:(int)age
{
    NSLog(@"_setAge: - %d", age);
}

@end
 

2.注释掉上面两个方法后，重写accessInstanceVariablesDirectly方法并对应返回YES和NO，运行程序发现返回NO会抛出异常，说明不会再去查找是否有对应的属性。

accessInstanceVariablesDirectly默认的返回值就是YES

// 默认的返回值就是YES
+ (BOOL)accessInstanceVariablesDirectly
{
    //return YES;
    return NO;
}
 

3.最后我们在给Person对象分别添加和注释_age、_isAge、age、isAge这几个成员变量，运行程序发现，内部会按顺序分别查找每个成员变量是否存在，如果都没找到也会抛出异常

// 分别打开和注释下面的每个成员变量

@interface Person : NSObject
{
    @public
//    int age;
//    int isAge;
//    int _isAge;
    int _age;
}

@end
 

通过上面一系列操作可以汇总为：

2. valueForKey: 的实现本质

1.在Person里分别添加和注释getAge、age、isAge、_age几个方法，然后运行程序发现，内部会按顺序查找每个方法是否存在

@interface Person : NSObject

@end

@implementation MJPerson

// 分别打开和注释下面两个方法

- (int)getAge
{
    return 11;
}

//- (int)age
//{
//    return 12;
//}

//- (int)isAge
//{
//    return 13;
//}

//- (int)_age
//{
//    return 14;
//}

@end
 

2.同setValue: forKey:第二部操作一样，如果返回值为NO则抛出异常[<Person 0x105820160> valueForUndefinedKey:]

libc++abi.dylib: terminating with uncaught exception of type NSException
*** Terminating app due to uncaught exception 'NSUnknownKeyException', reason: '[<Person 0x105820160> valueForUndefinedKey:]: this class is not key value coding-compliant for the key age.'
 

3.同setValue: forKey:最后一步操作一样，只不过找到了对应的对应的成员变量直接取值，找不到也会抛出上面的异常

通过上面一系列操作也可以汇总为：

三、KVC的应用场景

1.可以通过KVC获取到私有成员变量，以及修改私有成员变量的值

iOS13之后苹果不允许通过KVC获取系统API的私有成员了，会crash

通过KVC访问自定义类型的私有成员还是可以的

2.字典转模式

四、与KVC、KVO相关的一些面试题

1.如何手动触发KVO？

手动调用willChangeValueForKey:和didChangeValueForKey:

2.直接修改成员变量会触发KVO么

不会触发KVO

3.通过KVC修改属性会触发KVO么？

会触发KVO

如示例代码所示，我们给Person添加一个成员变量age和一个只读属性weight，然后都是通过KVC的方式分别给它们赋值，发现都会触发KV0监听，并调用了willChangeValueForKey和didChangeValueForKey方法

// Person.h
@interface Person : NSObject
{
    @public
    int age;
}

@property (assign, nonatomic, readonly) int weight;
@end

// Person.m
@implementation Person

- (void)willChangeValueForKey:(NSString *)key
{
    [super willChangeValueForKey:key];
    
    NSLog(@"willChangeValueForKey");
}

- (void)didChangeValueForKey:(NSString *)key
{
    NSLog(@"didChangeValueForKey - begin");
    
    [super didChangeValueForKey:key];
    
    NSLog(@"didChangeValueForKey - end");
}
@end

// ViewController.m
@interface ViewController ()

@property (strong, nonatomic) Person *person;
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    self.person = [[Person alloc] init];
            
    //添加KVO监听
    [self.person addObserver: self forKeyPath:@"age" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:NULL];
    [self.person addObserver: self forKeyPath:@"weight" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:NULL];
    
    [self.person setValue:@10 forKey:@"age"];
    [self.person setValue:@20 forKey:@"weight"];
}

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context{
    NSLog(@"observeValueForKeyPath: %@",change);
}

- (void)dealloc {
    [self.person removeObserver:self forKeyPath:@"age"];
    [self.person removeObserver:self forKeyPath:@"weight"];
}
@end

// 输出结果
//willChangeValueForKey
//didChangeValueForKey - begin
//observeValueForKeyPath: {
//    kind = 1;
//    new = 10;
//    old = 0;
//}
//didChangeValueForKey - end
//
//
//willChangeValueForKey
//didChangeValueForKey - begin
//observeValueForKeyPath: {
//    kind = 1;
//    new = 20;
//    old = 0;
//}
//didChangeValueForKey - end
 

4.怎么通过KVO监听数组的元素变化？

我们可以通过数组的KVC方式添加元素，其底层会调用KVO触发监听器来监听数组元素变化

@interface ViewController ()

@property (nonatomic, strong) NSMutableArray *lines;
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    self.lines = [NSMutableArray array];
    [self addObserver: self forKeyPath:@"lines" options:NSKeyValueObservingOptionNew | NSKeyValueObservingOptionOld context:NULL];
    [[self mutableArrayValueForKey:@"lines"] addObject:@"1"];
}

- (void)observeValueForKeyPath:(NSString *)keyPath ofObject:(id)object change:(NSDictionary<NSKeyValueChangeKey,id> *)change context:(void *)context{
    NSLog(@"observeValueForKeyPath: %@",change);
}

- (void)dealloc {
    [self removeObserver:self forKeyPath:@"lines"];
}
@end

// 打印：
observeValueForKeyPath: {
    indexes = "<_NSCachedIndexSet: 0x6000030afe60>[number of indexes: 1 (in 1 ranges), indexes: (0)]";
    kind = 2;
    new =     (
        1
    );
}

专题系列文章

1.前知识

• 01-探究iOS底层原理|综述
• 02-探究iOS底层原理|编译器LLVM项目【Clang、SwiftC、优化器、LLVM】
• 03-探究iOS底层原理|LLDB
• 04-探究iOS底层原理|ARM64汇编

2. 基于OC语言探索iOS底层原理

• 05-探究iOS底层原理|OC的本质
• 06-探究iOS底层原理|OC对象的本质
• 07-探究iOS底层原理|几种OC对象【实例对象、类对象、元类】、对象的isa指针、superclass、对象的方法调用、Class的底层本质
• 08-探究iOS底层原理|Category底层结构、App启动时Class与Category装载过程、load 和 initialize 执行、关联对象
• 09-探究iOS底层原理|KVO
• 10-探究iOS底层原理|KVC
• 11-探究iOS底层原理|探索Block的本质|【Block的数据类型(本质)与内存布局、变量捕获、Block的种类、内存管理、Block的修饰符、循环引用】
• 12-探究iOS底层原理|Runtime1【isa详解、class的结构、方法缓存cache_t】
• 13-探究iOS底层原理|Runtime2【消息处理(发送、转发)&&动态方法解析、super的本质】
• 14-探究iOS底层原理|Runtime3【Runtime的相关应用】
• 15-探究iOS底层原理|RunLoop【两种RunloopMode、RunLoopMode中的Source0、Source1、Timer、Observer】
• 16-探究iOS底层原理|RunLoop的应用
• 17-探究iOS底层原理|多线程技术的底层原理【GCD源码分析1:主队列、串行队列&&并行队列、全局并发队列】
• 18-探究iOS底层原理|多线程技术【GCD源码分析1:dispatch_get_global_queue与dispatch_(a)sync、单例、线程死锁】
• 19-探究iOS底层原理|多线程技术【GCD源码分析2:栅栏函数dispatch_barrier_(a)sync、信号量dispatch_semaphore】
• 20-探究iOS底层原理|多线程技术【GCD源码分析3:线程调度组dispatch_group、事件源dispatch Source】
• 21-探究iOS底层原理|多线程技术【线程锁：自旋锁、互斥锁、递归锁】
• 22-探究iOS底层原理|多线程技术【原子锁atomic、gcd Timer、NSTimer、CADisplayLink】
• 23-探究iOS底层原理|内存管理【Mach-O文件、Tagged Pointer、对象的内存管理、copy、引用计数、weak指针、autorelease

3. 基于Swift语言探索iOS底层原理

关于函数、枚举、可选项、结构体、类、闭包、属性、方法、swift多态原理、String、Array、Dictionary、引用计数、MetaData等Swift基本语法和相关的底层原理文章有如下几篇:

• Swift5核心语法1-基础语法
• Swift5核心语法2-面向对象语法1
• Swift5核心语法2-面向对象语法2
• Swift5常用核心语法3-其它常用语法
• Swift5应用实践常用技术点

其它底层原理专题

1.底层原理相关专题

• 01-计算机原理|计算机图形渲染原理这篇文章
• 02-计算机原理|移动终端屏幕成像与卡顿 

2.iOS相关专题

• 01-iOS底层原理|iOS的各个渲染框架以及iOS图层渲染原理
• 02-iOS底层原理|iOS动画渲染原理
• 03-iOS底层原理|iOS OffScreen Rendering 离屏渲染原理
• 04-iOS底层原理|因CPU、GPU资源消耗导致卡顿的原因和解决方案

3.webApp相关专题

• 01-Web和类RN大前端的渲染原理

4.跨平台开发方案相关专题

• 01-Flutter页面渲染原理

5.阶段性总结:Native、WebApp、跨平台开发三种方案性能比较

• 01-Native、WebApp、跨平台开发三种方案性能比较

6.Android、HarmonyOS页面渲染专题

• 01-Android页面渲染原理
• 02-HarmonyOS页面渲染原理 (待输出)

7.小程序页面渲染专题

• 01-小程序框架渲染原理